KR950003089B1 - 아아크 용접방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

아아크 용접방법

제1도는 일반적인 소모전극식 아아크 용접방법을 나타낸 상태도.

제2도는 용접와이어 및 용접 아아크의 위치에 따른 용입깊이를 나타내는 상태도.

제3도는 일반적인 소모전극식 아아크 용접방법에 따른 아아크 전압의 타이밍도.

제4도는 본 발명에 따른 아아크 용접장치의 개략적인 블럭도.

제5도는 본 발명에 따른 아아크 용접방법의 제어 흐름도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 중앙처리장치 2 : 데이타 메모리

3 : 프로그램 메모리 4 : I/O 회로

5 : A/D 변환기 6 : 용접전류설정기

7 : 용접전류검출기 8 : 용접속도 설정기

9 : 용접속도 검출기 10 : 단락 상태 판정기

11 : 단락회수카운터 12 : 용접법 설정기

13 : 용접와이어 직경 설정기

본 발명은 소모전극식 아아크 용접방법에 관한 것으로, 특히 용접 스패터를 줄이고 안정된 단락이행의 유지 및 용입깊이를 일정하게 제어하는 아아크 용접방법에 관한 것이다.

최근 용접의 자동화가 활발히 진행되면서 용접용 로보트 또는 전용용접장치가 개발되어 용접의 품질향상은 상당히 개선되어 왔다. 그러나 용접작업의 고능률화를 위해 대부분 채택하고 있는 소모전극식 아아크 용접방법은 상기 전용 용접장치들의 센서등에 의해 전류, 전압 및 위치제어를 매우 정밀하게 제어하고 있으나 제1도에 도시한 바와 같이 용접와이어(23)가 순간적으로 용융 및 이행하는 현상의 반복과, 모재(25) 사이에 형성된 용접홈의 기하학적 형상, 위이빙 형태의 문제, 용접속도 및 용접와이어가 송급되는 속도의 변동등에 의해 일정한 용입깊이의 유지 또는 균일한 단락 현상의 제어가 여전히 문제로 남아 있는 실정이다.

여기서, 모재(25)에 형성되는 용입깊이는 용접와이어(23)의 송급속도와 용접전류 및 용접속도의 대소에 따라 제2도에 도시한 바와 같이 달라지게 된다. 즉, 용접속도가 상대적으로 감소하여 용접아아크(21)의 위치가 제2(a)도에 도시한 바와 같이 용융지(22)의 중간 또는 후단에 위치하는 경우, 용입깊이(24)는 상대적으로 얕게 되고, 반면에 용접속도가 상대적으로 증가하여 용접아아크(21)의 위치가 제2(b)도에 도시한 바와 같이 용융지(22)의 선단에 위치하는 경우, 용입깊이(24)는 상대적으로 깊게 된다.

그런데 이때 만일 용접부 홈의 형상이 달라지거나 용접 모재가 경사지게 놓여져 있으면 상기와 같은 용접속도의 가감에 의해 제어하는 방법은 그다지 능률적이지 못하게 된다.

한편, 종래에는 일본국 특개소 62-270278에 의해 제안된 바와 같이 소모전극식 아아크 용접시 단락 현상과 아아크 현상이 반복적으로 발생하는 주기를 계측하여 이를 소수회 평균함과 동시에 다수회 평균하고 양자의 차이만큼 용접속도를 변화시킴으로써 용입깊이를 일정하게 유지시켜 왔다.

그러나 종래의 방법은 실제의 용접시 제3도에 도시한 바와 같이 반복되는 단락현상과 아아크 현상의 주기가 용접와이어를 송급하는 속도의 불균일성과 위이빙 동작 및 용접부 홈의 형상등에 의해 더 큰 영향을 받게 되므로 용접목적 즉, 균일한 용접 비이드 폭과 용접깊이를 얻고 안정된 아아크 현상을 유지하기 위하여 용접속도의 변화 및 용접전류의 제어가 필요하게 되는 문제점을 갖고 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 용접법, 용접와이어의 직경, 용접 전류치의 설정에 따라 단위 샘플링 시간동안의 표준 단락회수를 설정하고 용접 작업시 발생하는 실제의 단락회수를 계수하여 단위시간당 실제의 용입량을 설정된 표준단락 회수에 상응하는 용입량에 근접시킴으로써 단락이행 현상의 균일성을 유지하고 용입깊이의 일정성을 유지할 수 있는 아아크 용접방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여 용접와이어와 모재의 용융지 사이의 단락상태를 아아크 전압으로 검지하는 단계와, 검지된 단락상태의 횟수를 계수하여 누산하는 단계와, 설정된 용접법과 용접와이어 직경 및 설정용접 전류에 상응하는 단위시간당 표준단락 횟수를 설정하는 단계와, 상기 설정된 표준단락 횟수와 상기 누산된 검출단락 횟수를 비교하는 단계와, 상기 설정된 표준단락 횟수와 상기 누산된 검출단락 횟수의 설정 전류치와 용접 전류치를 비교하는 단계와, 상기 설정 전류치와 용접 전류치의 대소 차이에 따라 용접와이어의 송급속도를 제어하거나 설정 용접 속도치와 검출 용접 속도치를 비교하는 단계와, 상기 설정 용접 속도치와 검출 용접 속도치의 대소 차이에 따라 용접 속도를 제어하거나 용접전압을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제4도를 참조하면, 단락이행 용접을 제어하는 중앙처리장치는 용접시 발생하는 각종 용접변수들이나 데이타들을 보관, 저장하는 데이타 메모리에 연결되고, 용접시퀀스를 제어하는 프로그램을 저장하는 프로그램 메모리에 연결되며, 각종 용접 제어 요소들과 중앙처리장치의 신호를 연결하는 I/O 회로에 연결된다.

그리고 상기 I/O 회로는 용접시 발생하는 설정 전류치, 용접 전류치, 설정용접 속도치 및 용접속도치를 아나로그 신호에서 디지탈 신호로 변환시키는 A/D 변환기에 연결되고, 소모전극식 아아크 용접법중에서도 사용하는 분위기 가스의 종류에 따라 아르곤 가스를 사용하는 경우에는 미그(MIG) 용접법으로, 이산화탄소가스를 사용하는 경우에는 CO₂용접법으로 설정하는 용접법 설정기에 연결되며 사용하는 용접와이어의 직경을 선택하는 용접와이어 직경 설정기에 연결된다.

또한 상기 A/D 변환기는 용접전류를 설정하는 용접전류설정기, 용접전류를 검출하는 용접전류검출기, 용접속도를 설정하는 용접속도 설정기, 제1도의 용접와이어(23)가 용접선을 따라 움직이는 용접속도를 검출하는 용접 속도 검출기 및 단락 상태가 1회 발생할때마다 누산하는 단락회수 카운터에 각각 연결된다.

한편, 상기 단락상태 판정기는 제3도의 아아크전압의 상태를 감시하여 단락이 발생하면 신호를 발생하는 단락회수 카운터에 연결된다. 이와 같이 구성되는 아아크 용접장치의 작용 및 효과를 살펴보면 다음과 같다.

중앙처리장치는 제5도의 용접순서를 프로그램화하여 프로그램 메모리에 기억시켜 두고, 기억된 용접순서의 프로그램에 따라 제어하게 된다.

먼저, 용접법 설정기와 용접와이어 직경 설정기에 의해 설정되는 조건을 I/O 회로를 통하여 중앙처리장치에 입력하고 이에 따른 제어순서로 프로그램이 작동한다.

다음 중앙처리장치는 용접전류설정기에 의해 설정된 용접전류치를 A/D 변환기를 통하여 입력받아 이 설정전류치(I_REF)와 용접법 및 사용되는 용접와이어 직경에 따라 용접품질을 적절하게 유지해주는 단위 시간당의 표준단락 횟수를 설정하게 된다. 이렇게 설정된 표준단락 횟수는 용접진행 중에 단락 횟수 카운터로부터 검출되는 동일 단위 시간당의 단락 횟수와 비교하여 그 단락 횟수의 대소차이에 따라 제5도와 같이 제어된다.

이를 좀더 상세히 언급하면, 먼저 설정 표준단락 횟수와 검출단락 회수의 차이가 없으면 단위 시간당의 용접와이어의 용융량의 변화가 없고 따라서 용접상태가 설정된 조건에 알맞게 부합된다고 볼 수 있고 이때의 용접비이드의 폭이나 용입깊이는 일정하게 유지된다. 그러나 양 단락 횟수의 대소차가 발생할 경우에는 단위 시간당 용접와이어의 용적이행양에 변화가 있게 되고 이에 따라 단락 횟수의 균일성 제어가 필요하다.

즉, 설정 표준단락 횟수가 검출단락 횟수보다 많은 경우가 발생했다고 하면, 이는 먼저 용접전류의 변동에 더 큰 영향을 받는다. 따라서 용접전류설정기를 통하여 설정된 전류치(I_REF)를 A/D 변환기를 통하여 중앙처리장치에 공급한 다음 용접전류검출기에 의하여 검출된 전류치(I_WEL)를 마찬가지로 입력하여 검출전류치(I_WEL)가 설정전류치(I_REF)보다 적으면, 상기 단락 횟수의 부족을 일으킬 수 있으므로 이때에는 양 전류치의 차분(△I)에 해당하는 용접와이어 송급속도를 증가시켜 용접전류를 증가시킴으로써 일정 단락 횟수가 유지되도록 한다.

만일 검출전류치(I_WEL)가 설정전류치(I_REF)보다 많으면 이때에는 충분한 용접전류가 출력됨에도 불구하고 단락 횟수의 양이 적은 것이므로 용접속도의 변동에 의해서 단락 횟수의 차가 발생했다고 간주하고 용접속도 설정기와 용접속도 검출기를 통하여 설정속도(V_REF)가 용접속도(V_WEL)보다 크다면 단락 횟수가 덜 발생한 만큼의 용입깊이의 변화가 초래되어 제2(a)도와 같은 상태가 발생하게 된다. 따라서 이 상태가 되면 용접속도의 차분(△V)만큼 용접속도를 증가하도록 한다.

그러나 설정속도치(V_REF)가 용접속도치(V_WEL)보다 적거나 같으면 용접전압의 차분이 발생하여 단락 횟수 및 용입깊이의 차가 발생했다고 보아서 용접전압을 낮추도록 하여 다시 단락 횟수의 비교과정으로 되돌아가서 반복되는 제어를 수행하게 된다.

이어서, 설정 표준단락 횟수가 검출단락 횟수보다 적은 경우에는 상기 설정전류치(I_REF)와 용접전류치(I_WEL)을 비교하여, 만일 설정전류치(I_REF)가 용접전류치(I_WEL)보다 적은 경우에는 그 차분전류치(△I)에 해당하는 양 만큼의 용접와이어 송급속도를 감소시킨다.

그리고, 설정전류치(I_REF)가 용접전류치(I_WEL)보다 크거나 같으면, 용접전류치가 설정전류치보다 낮음에도 불구하고 단락 횟수가 설정칫수보다 많아지는 원인이 용접속도의 영향에 의해 발생하는 것으로 판단하여 설정용접속도치(V_REF)와 검출용접속도치(V_WEL)을 비교한다.

이때 설정속도치(V_REF)가 검출속도치(V_WEL)보다 적으면 단락 횟수가 보다 많이 발생한 만큼의 용입깊이가 깊은 용접품질이 얻어지므로 제2(b)도와 같은 상태가 발생하게 된다. 따라서 이 상태가 되면 단락 횟수(용입 및 비이드 폭)를 설정치 만큼 줄이기 위한 방안으로서 용접속도의 차분(△V)만큼 속도를 감소시킨다.

그러나 설정속도치(V_REF)가 검출속도치(V_WEL)보다 많거나 같으면, 이때에 출력용접전압의 변동에 의해서 단락 횟수의 편차가 발생한다고 보고 용접 전압을 높이는 출력을 내보내어 다시 단락 횟수의 비교과정을 되풀이하는 제어를 수행하게 된다.

따라서 본 발명은 용접전류와 용접속도를 실시간 제어하여 안정적 단락이행 현상을 실현시키고 일정한 용입깊이를 유지케 하여 용접시 발생되는 스패터등의 문제점을 해소시키고 용접이음성능의 제고 및 용접능률을 향상시키는 효과가 있게 된다.

Claims (1)

1. 소모전극식 아아크 용접방법에 있어서, 용접와이어와 모재의 용융지 단락상태를 아아크 전압으로 검지하여 검지된 단락상태의 횟수를 누산하고, 동시에 미리 설정된 용접법과 용접와이어 직경 및 설정용접 전류에 상응하는 단위 시간당 표준단락 횟수를 설정하는 단계; 상기 설정된 표준단락 횟수와 상기 누산된 검출단락 횟수를 비교하여 그 차이값이 없으면 설정 조건대로 용접하고, 만일 상기 단락 횟수 차이값이 발생하면 먼저 설정전류치와 용접전류치를 비교하는 단계; 상기 단락 횟수의 차이가 양일때 상기 설정전류치가 용접전류치보다 크면 양 전류치의 차이에 해당하는 만큼 용접와이어 송급속도를 증가시키고, 같거나 작으면 설정용접 속도치와 검출용접 속도치를 비교하여 설정용접 속도치가 검출용접 속도치보다도 큰 경우에는 용접속도를 증가시키고, 같거나 작은 경우에는 용접전압을 제어하는 단계; 및 상기 단락 횟수의 차이가 음일때 상기 설정전류치가 용접전류치보다 적으면 양전류치의 차이에 해당되는 만큼 용접와이어 송급속도를 감소시키고, 같거나 크면 설정용접속도치와 검출용접속도치를 비교하여 설정용접속치가 검출용접속도치보다도 적은 경우에는 용접속도를 감소시키고, 같거나 큰 경우에는 용접전압을 제어하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 아아크 용접방법.